KR20150005590A

KR20150005590A - 압력 전달을 위한 유공압 장치 및 리벳팅 장치

Info

Publication number: KR20150005590A
Application number: KR20147031111A
Authority: KR
Inventors: 만프레드 그레써
Original assignee: 톡스 프레쏘테크닉 게엠베하 운트 코 카게
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2013-04-13
Publication date: 2015-01-14
Also published as: CN104285065B; US9816535B2; JP2015518429A; DE102012008902A1; WO2013167225A1; KR102058765B1; CN104285065A; US20150075157A1; JP6234439B2

Abstract

본 발명은 작동 피스톤(3)과, 이중 작용 실린더로서 형성되고 작동 피스톤(3)에 압력을 전달하한 전달기 피스톤(17)을 포함하고, 작동 방향에서 작동 피스톤(3)의 작동 스트로크는 제1 스트로크 및 후속의 제2 스트로크를 포함하고, 제1 스트로크는 작동 피스톤(3) 상의 공압식 영향에 의해 제어될 수 있고, 제2 스트로크는 전달기 피스톤(17) 상의 공압식 영향에 의해 제어될 수 있고, 유압 유체는 전달기 피스톤(17)에 의해 변위되고 변위된 유압 유체는 작동 피스톤(3)의 제2 스트로크를 실행하는 압력 전달용 유공압 장치(21) 및 리벳팅을 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 조절 장치를 갖는 조절 수단은 작동 피스톤(3)의 제2 스트로크가 조절에 의해 미리 설정될 수 있는 이러한 방식으로 전달기 피스톤(17)의 이중 작용 실린더의 양측에서 공압 압력을 조절하기 위해 제공된다.

Description

압력 전달을 위한 유공압 장치 및 리벳팅 장치 {HYDROPNEUMATIC DEVICE FOR PRESSURE TRANSMISSION AND RIVETING DEVICE}

예를 들어 리벳팅 장치(riveting device)를 위해 사용되는 압력 전달용 유공압 장치(hydropneumatic device)는 광범위한 실시예에서 이미 공지되어 있다.

이러한 장치는 작동 피스톤(working piston)과, 작동 피스톤에 압력을 전달하기 위한 전달기 피스톤(transmitter piston)을 갖고, 여기서, 작동 피스톤에 의한 작동력의 제공을 위해, 공압 작용을 받게 되는 전달기 피스톤은 유압 유체 내에 침지되고, 용적식 원리(positive displacement principle)에 따라 유압 유체를 변위시키고, 여기서 작동 피스톤은 힘 스트로크시에, 유효 피스톤 표면적에 대응하는 힘 전달비를 갖고 변위된 유압 유체에 의해 작동 방향으로 이동된다.

힘 스트로크 전에, 제1 스트로크 중에 작동 피스톤의 신속한 횡방향 이동을 보조하고, 신속 횡방향 스트로크 중에 유압 유체의 보충 유동을 보조하는 어큐뮬레이터 피스톤(accumulator piston)이 또한 제공된다.

더욱이, 전달기 피스톤과 어큐뮬레이터 피스톤 사이에서, 작동 압력이 더 이상 전달기 피스톤 상에 작용하지 않을 때 전달기 피스톤의 공압 복귀 이동을 실행하는 공압 압력이 실현될 수도 있다. 더욱이, 어큐뮬레이터 피스톤은 또한 어큐뮬레이터 챔버 내의 어큐뮬레이터 피스톤 내에 존재하는 유압 유체 체적이 대응 압력 또는 예비부하를 받게 되도록 공압 초기 압력의 작용을 영구적으로 받게 된다.

전달기 피스톤의 복귀 이동을 위해, 작동 압력과 관련하여 감소되는 공압 압력은 전달기 피스톤의 복귀 스트로크측에 미리 규정되어, 전달기 피스톤의 공압 복귀 이동이 어큐뮬레이터 피스톤과 전달기 피스톤 사이의 압력에 의해 실행되게 되는데, 이는 또한 공기 스프링이라 칭한다.

공기 스프링 압력은 전달기 피스톤 및 어큐뮬레이터 피스톤 상에 영구적으로 작용하고, 그에 인가된 피스톤의 이동의 상태에 무관하게 항상 일정하고, 예를 들어 대략 0.6 bar이다.

전달기 피스톤과 어큐뮬레이터 피스톤 사이에서 예비부하 하에서 작용하는, 대안적으로 제공될 수도 있는 기계적 스프링의 경우에, 상이한 압력 또는 힘이 공기 스프링에 의한 상황에 대조적으로, 상이한 작동 상태의 결과로서 항상 작용한다.

본 발명의 목적은 특히 변경된 힘 스트로크 요구에 적응되는, 작동 피스톤의 최적의 위치설정을 성취하기 위해, 압력 전달을 위한 유공압 장치 또는 대응 리벳팅 장치를 개량하는 것이다.

상기 목적은 독립 청구항에 의해 성취된다.

종속 청구항들은 본 발명의 유리한 변형예에 관련된다.

본 발명은 우선, 압력 전달용 유공압 장치에 기초하고, 압력 전달용 유공압 장치는 작동 피스톤을 갖고, 이중 작용 실린더의 형태이고 작동 피스톤에 압력을 전달하기 위해 기능하는 전달기 피스톤을 갖고, 작동 방향에서 작동 피스톤의 작동 스트로크는 제1 스트로크 및 후속의 제2 스트로크를 포함하고, 제1 스트로크는 작동 피스톤 상의 공압식 압력 작용에 의해 제어될 수 있고, 제2 스트로크는 전달기 피스톤 상의 공압식 압력 작용에 의해 제어될 수 있고, 유압 유체는 전달기 피스톤에 의해 변위되고, 변위된 유압 유체는 작동 피스톤의 제2 스트로크를 실행한다. 작동 방향에서 작동 피스톤의 제1 스트로크는 특히 동일한 방향에서의 제2 스트로크로 이어지는 신속 횡방향 스트로크로서 간주될 수도 있고, 상기 제2 스트로크는 힘 스트로크에 대응한다. 작동 스트로크 또는 힘 스트로크는 작동 피스톤의 공압 복귀 이동으로 이어지고, 따라서 변위된 유압 유체는 전달기 피스톤의 복귀 이동이 또한 실행되도록 전달기 피스톤 상에 작용한다.

본 발명의 본질은 작동 피스톤의 제2 스트로크가 조절에 의해 미리 규정될 수 있도록 전달기 피스톤의 이중 작용 실린더의 양측에서 공압 압력을 조절하기 위해 작동 장치를 갖는 조절 수단이 제공되는 사실에 있다. 전달기 피스톤의 공압식으로 조절된, 특히 서보-고압식으로 조절된 위치설정에 의해 고압 상태에서 또는 제2 스트로크에서 작동 피스톤의 정밀한 위치설정을 실현하는 것이 따라서 유리하게 가능하다. 전달기 피스톤은 유리하게는 힘 스트로크 중에 힘의 발생을 수행한다. 조절된 위치설정에 의해, 작동 피스톤의 힘 스트로크 및 위치설정 및 이동은 힘 스트로크의 도중에 변경될 수도 있는 힘 스트로크 요구에 최적으로 적응될 수 있다.

작동 피스톤은 예를 들어 힘 스트로크에서 극단적으로 짧은 시간에 정지될 수 있고, 작동 피스톤은 예를 들어 원하는 이동 프로파일을 갖고 정확하게 미리 규정 가능한 위치로 이동될 수 있다.

작동 피스톤은 이중 작용 실린더의 형태이고, 이중 작용 실린더의 양측은 공압 작용을 받게 될 수 있다. 더욱이, 어큐뮬레이터 피스톤을 향해 대면하는 작동 피스톤의 측은 유압 유체 또는 유압 유체 체적 내에 침지된다.

조절 수단은 예를 들어 상당한 변환 측정 없이 공지의 유공압 압력 전달 장치 상에 반동적으로(retroactively) 유리하게 제공될 수 있고, 조절 수단은 현존하는 시스템 내에 문제 없이 일체화될 수 있다. 적절하면, 본 발명의 도움에 의해, 전체 유공압 압력 전달 장치가 이전의 압력 전달 장치에 비교하여 더 소수의 구성 요소를 갖거나 더 콤팩트한 구성일 수 있도록, 지금까지 필요했던 구성 요소들을 생략하는 것이 이 방식으로 가능하다.

특히, 제어 챔버 내에서 이동 가능하고 이중 작용 실린더의 형태인 어큐뮬레이터 피스톤이 제공되고, 이 어큐뮬레이터 피스톤은 제1 스트로크에서 유압 유체의 변위를 보조한다. 보조는 어큐뮬레이터 피스톤의 이동에 의해 실현된다. 어큐뮬레이터 피스톤의 다른 측은 공압 작용을 받게 되고, 예를 들어 압력 조절기 및 셔틀 밸브가 신속 횡방향 스트로크 보조를 위해 각각의 공압 라인에 제공될 수 있다.

작동 피스톤의 신속 횡방향 스트로크가 주 위치로부터 원하는 작동 위치로 비교적 신속하게 이동되는 작동 피스톤에 의해 성취되는 것이 이 방식으로 유리하게 가능하다. 프로세스에서, 어큐뮬레이터 피스톤은 비교적 대량의 유압 유체를 변위하고, 이에 의해 상기 유압 유체는 작동 피스톤을 전방으로 이동시킨다.

전달기 피스톤을 수용하는 챔버가 어큐뮬레이터 피스톤을 수용하는 챔버로부터 분리되는 것이 또한 유리하다. 이 방식으로, 전달기 피스톤의 2개의 측은 조절된 방식으로 공압 작용을 받게 되는 것이 유리하게 가능하다. 어큐뮬레이터 피스톤 상의 압력의 공압 작용은 전달기 피스톤의 공압 조절에 의해 영향을 받지 않고 남게된다. 어큐뮬레이터 피스톤 상에 작용하는 공기 스프링은 따라서 문제 없이 독립적으로 셋업될 수 있다. 또한, 어큐뮬레이터 피스톤을 수용하는 챔버로부터 전달기 피스톤을 수용하는 챔버의 분리에 의해, 기계적 스프링이 공기 스프링의 대안으로서 용이하게 실현될 수도 있다. 분리는 예를 들어 유공압 장치의 하우징 상의 중간링 또는 고정 격벽에 의해 실현될 수도 있다.

조절 수단의 작동 장치는 유리하게는 다방향성 밸브를 포함한다. 이 방식으로 원하는 상이한 스위칭 상태 및 조절 스테이지를 실현하는 것이 가능하다. 특히, 공압 라인을 거쳐 다방향성 밸브에 연결되는 압축-공기 공급부는 유리하게는 전달기 피스톤의 2개의 측이 압축 공기의 작용 또는 공압 작용을 받게 할 수 있다. 여기서, 전달기 피스톤의 이중 작용 실린더의 각각의 측은 전용 라인에 의해 다방향성 밸브에 연결된다.

조절 수단의 작동 장치가 정확하게 하나의 다방향성 비례 밸브, 특히 5/3 방향성 비례 밸브를 포함하는 것이 특히 유리하다. 따라서, 전달기 피스톤이 작동 피스톤에 독립적으로 유리하게 조절되는 것이 유리하게 가능하다.

용적식 원리에 따라 변위되는 유압 유체 및 유압 작용을 받게 되는 상이한 크기의 유효 표면적에 의해, 비교적 큰 힘이 작동 피스톤 상에 인가된다. 전달기 피스톤이 유압 유체 내로 침지되어 있는 5/3 방향성 비례 밸브에 의한 전달기 피스톤의 비례 조절에 기인하여, 고압 챔버 내의 매우 정밀한 위치로의 이동이 이제 가능하다. 따라서, 전달비에 의해, 설정값 또는 타겟값으로 작동 피스톤의 간접적인 매우 정확한 조절이 허용된다.

대안적으로 조절 수단의 작동 장치가 다수의 상호 작용 다방향성 밸브, 특히 2개의 3/2 방향성 비례 밸브를 포함하는 것이 유리할 수도 있다. 이는 예를 들어 3/4 인치 이상의 공칭 직경에 대해, 압력 전달을 위해 유공압 장치의 비교적 큰 공칭 직경에 대해 특히 유리하다.

센서 장치 또는 센서들을 갖는 센서 수단이 제공되는 것이 또한 유리하고, 센서 장치 또는 센서들에 의해, 값 또는 물리적 변수가 검출되어 조절기 또는 조절기의 상위의 유닛에 제공될 수 있다. 조절기의 상위의 유닛은 예를 들어 제어 유닛 또는 컴퓨터 또는 처리 유닛이고, 그에 의해 조절이 실현된다.

이동 거리 센서 장치를 갖는 센서 수단이 유리하게 제공되고, 이동 거리 센서 장치에 의해 이동 거리가 검출될 수 있고, 여기서 이동 거리가 조절 수단의 조절 변수이다. 따라서 유리하게는 작동 피스톤의 이동 거리-의존성 조절을 실현하는 것이 가능하다. 이동 거리는 유리하게는 특히 힘 스트로크 중에 작동 피스톤의 스트로크 이동 거리이다.

힘 센서 장치를 갖는 센서 수단이 제공되는 것이 또한 유리하고, 힘 센서 장치에 의해 힘이 검출될 수 있고, 여기서 힘이 조절 수단의 조절 변수이다. 검출될 수 있는 힘은 유리하게는 작동 피스톤에서 검출된 힘 또는 작동 피스톤에 의해 부여된 힘이, 특히 작동 피스톤의 전방 단부의 부근에서 예를 들어 작동 스트로크 중에 작동 피스톤에 인접하는 요소에 작용하는 영역에 위치된 힘이다.

본 발명의 일 유리한 변형예에서, 압력 센서 장치를 갖는 센서 수단이 제공되고, 압력 센서 장치에 의해 압력이 검출될 수 있고, 여기서 압력이 조절 수단의 조절 변수이다. 압력 센서 장치는 유리하게는 유압 유체 내의 액체 압력을 검출하고 이를 조절기에 제공하도록 설계된다. 고압 상태에 또는 힘 스트로크 중에 액체 또는 유압 압력이 조절을 위해 고려된다.

본 발명의 일 유리한 변형예에서, 공압 작용을 받게 되는 이중 작용 실린더의 형태의 어큐뮬레이터 피스톤의 해당측이 조절될 수 있다. 이 방식으로, 예를 들어 압력 조절기 및 신속 횡방향 스트로크 보조를 위한 셔틀 밸브에 의한 조절에 의해 유리한 공기 스프링을 셋업하는 것이 가능하다.

공압 작용을 받게 되는 이중 작용 실린더의 형태의 어큐뮬레이터 피스톤의 해당측이 전달기 피스톤의 이중 작용 실린더의 양측에서 공압 압력의 조절을 실행하는 이들 작동 수단에 의해 정확하게 조절될 수 있으면 또한 유리할 수도 있다. 이에 따라, 격벽과 어큐뮬레이터 피스톤 사이의 공기 스프링은 또한 작동 수단 또는 각각의 다방향성 밸브에 의해 연합하여 조절된다. 이는 적절하면 예를 들어 공기 스프링을 위한 개별 압력 조절기와 같은 부분들을 생략하는 것이 가능하기 때문에, 장치 내의 구성 요소의 감소된 사용 면에서 유리하다. 특히, 적절하면 신속 횡방향 스트로크 보조를 위한 셔틀 밸브의 일체화에 의해, 5/3 방향성 비례 밸브가 전달기 피스톤의 양측의 조절 및 또한 전달기 피스톤 상의 공압 챔버의 압력 조절의 모두를 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 일 유리한 장치에서, 작동 피스톤은 전달기 피스톤 및 어큐뮬레이터 피스톤이 수용되는 보조 피스톤 하우징을 갖는 제2 구조 유닛으로부터 분리된 제1 구조 유닛의 작동 피스톤 하우징 내에 가동 방식으로 수용되고, 제1 및 제2 구조 유닛은 연결 섹션을 거쳐 서로 유압식으로 연통한다. 연결 섹션을 거쳐, 어큐뮬레이터 피스톤 상에 부하를 인가하는 유압 챔버가 작동 피스톤 상에 부하를 인가하는 유압 챔버에 연결된다. 따라서, 이들이 상이한 구성 또는 디자인으로 제공되면, 2개의 구조 유닛이 사실상 임의의 원하는 방식으로 서로 조합되는 것이 가능하다. 또한, 2개의 구조 유닛은 외부 조건에 더 양호하게 적응될 수 있고, 예를 들어 서로로부터 적절하게 더 이격되면, 개별적으로 위치되거나 또한 대응적으로 서로로부터 이격된다. 2개의 구조 유닛의 연결 섹션 또는 유압 연결부는 예를 들어 고압 호스와 같은 가요성 연결부에 의해 그리고/또는 고정된 또는 관형 유압 라인에 의해 실현될 수도 있다.

본 발명은 또한 리벳 요소로 클린칭된 장치 또는 리벳팅된 장치를 설정하기 위한 구동 가능한 작동 위치를 갖는 클린칭 또는 리벳팅을 위한 장치에 관한 것이고, 전술된 본 발명에 따른 유공압 장치들 중 하나가 제공된다. 이 방식으로 전술된 장점을 갖는 클린칭 또는 리벳팅 장치를 실현하는 것이 가능하다. 본 발명은 특히 2개 이상의 구성 요소층을 연결하기 위한 클린칭 장치 또는 리벳팅 장치에 관한 것으로서, 여기서 리벳팅 장치는 특히 반-관형 리벳 또는 중실형 펀치 리벳으로 리벳팅을 위해 설계된다.

리벳팅 프로세스 중에, 펀치 요소는 압력 전달을 위한 유공압 장치에 의해, 서로 연결될 구성 요소층의 방향으로 선형으로 이동되고 리벳 요소는 서로 연결될 구성 요소층 내에 도입되고, 성형 및/또는 펀칭 프로세스가 발생한다.

본 발명은 가압, 압입(pressing-in), 엠보싱(embossing), 치밀화(compacting), 스탬핑(stamping), 코킹(calking), 클린칭(clinching), 펀칭(punching) 및/또는 천공(perforating)을 위한 장치를 또한 포함하며, 장치는 구동 가능한 작동 피스톤을 갖고, 장치는 전술된 실시예들 중 하나에 따른 유공압 장치를 포함한다. 이 방식으로, 예를 들어 가압, 펀칭 또는 클린칭 도구로서 설계될 수도 있는 전술된 장치에 의해, 설명된 장점을 성취하는 것이 가능하다.

본 발명의 추가의 특징 및 장점이 도면에 도시된 본 발명에 따른 예시적인 실시예에 기초하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 압력 전달을 위한 본 발명에 따른 유공압 장치를 단면도로 도시한다.
도 2 내지 도 6은 고도로 개략화된 형태로 회로 다이어그램으로 도시된 압력 전달을 위한 본 발명에 따른 유공압 장치의 상이한 변형예들을 도시한다.
도 7은 압력 전달을 위한 본 발명에 따른 유공압 장치를 위한 조절 루프를 갖는 개략도이다.
도면에서, 상이한 예시적인 실시예의 대응 부분들은 부분적으로 동일한 도면 부호로 나타낸다.

도 1은 이하에서 압력 전달기(1)라 또한 칭하는 압력 전달을 위한 본 발명에 따른 유공압 장치(1)를 단면도로 도시한다. 압력 전달기(1)는 작동 피스톤(3)이 변위 가능하게 반경방향 밀봉 방식으로 배열되어 있는 하우징(2)을 갖는다. 도 1에서 초기 위치에 위치되어 있는 작동 피스톤(3)은 하우징(2)을 통해 외향으로 돌출하는 피스톤 로드(4)를 갖는 전방 섹션을 포함하고, 피스톤 로드(4)와 일체로 형성되고 마찬가지로 하우징(2) 내에 반경방향으로 밀봉되어 있는 부분 피스톤(5)을 갖는 추가의 섹션이 피스톤 로드(4)와 함께 이동 가능하다. 부분 피스톤(5)은 비교적 큰 직경의 디스크형 영역을 갖고, 상기 디스크형 영역에 인접하고 디스크 영역보다 더 작은 직경을 갖는 후방 로드형 영역을 갖는다.

부분 피스톤(5) 또는 디스크형 영역은 2개의 공압 챔버(6, 7)를 서로로부터 분리한다. 대응 압력이 후방 공압 챔버(6) 내에 만연할 때, 작동 피스톤(3)은 화살표(P1)의 방향으로 또는 작동 방향으로 하향으로 압박된다.

작동 피스톤(3)은 상부에 위치된 어큐뮬레이터 챔버(9)에 수축부를 거쳐 유압식으로 연결된 작동 챔버(8)를 반경방향 밀봉 방식으로 경계 정한다. 유압 유체로 충전되어 있는 어큐뮬레이터 챔버(9)는 변위 이동을 수행하는 것이 가능한 어큐뮬레이터 피스톤(10)에 의해 부하를 받게 된다. 어큐뮬레이터 피스톤(10)은 반경방향으로 밀봉되고, 케이싱 튜브(11)에 대해 축방향으로 변위 가능하며, 케이싱 튜브(11)는 어큐뮬레이터 피스톤(10) 위에 위치된 제어 챔버(12)를 원주방향으로 둘러싼다. 제어 챔버(12)는 공압 압력의 작용을 받게 될 수 있다. 제어 챔버(12)와 어큐뮬레이터 챔버(9) 사이의 기액 분리를 최적화하기 위해, 환형홈(10a)이 어큐뮬레이터 피스톤(10)의 외피면(shell surface) 상에 제공되고, 이전의 환형홈에 연결된 추가의 환형홈(10b)이 제공되고, 상기 환형홈들은 횡방향 보어를 거쳐 서로 연결되어 있다. 내부 환형홈(10b)은 어큐뮬레이터 피스톤(10)을 통해 중앙으로 연장하는 내부 보어의 내부벽 상에 형성된다.

케이싱 튜브(11)는 하우징(2)의 하우징부(13)에 의해 어큐뮬레이터 챔버(9)의 영역에서 그리고 격벽(14)에 의해 제어 챔버(12)의 영역에서 폐쇄된다. 위치 고정된 격벽(14)은 제어 챔버(12)와 다른 케이싱 튜브(16)에 의해 둘러싸인 다른 공압 챔버(15) 사이에 위치되고, 구동 피스톤 또는 전달기 피스톤(17)의 가동 플런저 피스톤(18)이 상기 격벽을 통해 반경방향 밀봉 방식으로 이어진다. 플런저 피스톤(18)은 전달기 피스톤(17) 상에 중앙에 고정 배열되고, 일 측에서 하향으로 전달기 피스톤으로부터 연장하고, 플런저 피스톤(18)은 전달기 피스톤(17)보다 상당히 더 작은 외경을 갖는다. 플런저 피스톤(18)은 작동 챔버(8) 내의 유압 압력에 대항하여 변위 가능하다.

플런저 피스톤(18)은 격벽(14)과 어큐뮬레이터 피스톤(10)을 통해 연장하고, 도 1에 따른 초기 위치에서, 그 자유 단부에 의해 어큐뮬레이터 챔버(9) 내로 연장한다. 전달기 피스톤(17)은 상기 플런저 피스톤(18)과 함께, 전달기 피스톤(17)에 인접하는 작동 챔버(19)의 전진 스트로크 라인(28)을 거쳐 압축에 의해 공압 구동 방식으로 이동될 수 있다. 전달기 피스톤(17)은 구동 챔버(19)에 대향하는 공간에서, 복귀 스트로크 라인(29)을 거쳐 공압 압력이 충전될 수 있는 전달기 피스톤 복귀 스트로크 챔버 또는 공압 챔버(15)에 인접한다.

작동 피스톤의 제2 스트로크 또는 고압 작동 이동 중에, 구동 챔버(19)는 압축될 수 있어 스트로크 이동을 수행하는 플런저 피스톤(18)이 어큐뮬레이터 챔버(9)로부터 작동 챔버(8)로 이어지는 연결 보어(20) 내로 또는 수축 섹션 내로 돌출하게 된다. 연결 보어(20) 내로 돌출하는 플런저 피스톤(18)의 전방 섹션에 의해, 어큐뮬레이터 챔버(9)와 작동 챔버(8) 사이의 연결이 반경방향 밀봉부(13a)에 의해 차단된다. 화살표(P1)의 방향에서의 플런저 피스톤(18)의 추가의 스트로크 이동 중에, 플런저 피스톤(18)은 작동 챔버(8) 내로 더 돌출하고, 이에 의해 비교적 작은 플런저 피스톤 직경에 의해, 비교적 높은 작동 압력이 작동 챔버(8) 내에서 발생된다. 상기 압력은 전달기 피스톤(17)에 작용하는 공압 압력에 기초하여, 플런저 피스톤(18)에 대한 전달기 피스톤(17)의 작동 표면적의 전달비에 대응한다. 이 방식으로, 큰 힘이 작동 피스톤(3)에 의해 피스톤 로드(4)에 작용될 수 있다.

플런저 피스톤(18)의 복귀 스트로크를 위해, 구동 챔버(19) 내의 비교적 고갈된 공압 압력이 요구된다. 이 방식으로, 플런저 피스톤(18)을 갖는 전달기 피스톤은 도 1에 도시된 초기 위치로 재차 이동될 수 있다. 여기서, 유압 유체는 작동 피스톤(3)의 복귀 이동에 기인하여 작동 챔버(8)로부터 어큐뮬레이터 챔버(9) 내로 변위된다. 여기서, 작동 피스톤(3)은 마찬가지로 도 1에 따라 초기 위치로 이동되고, 마찬가지로 공압 챔버(7) 내의 적합하게 만연하는 공압 압력 및 부분 피스톤(5)에 의해 구동된다.

본 발명에 따른 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 구조적으로 연결된 작동부 및 전달기부를 갖는 압력 전달을 위한 유공압 장치에서 그리고 또한 2개의 기능이 구조적으로 분리되어 있고 또는 고압 라인에 의해 서로 연결되어 있는 시스템에서 기본적으로 구현될 수도 있다.

전달기 피스톤(17)의 복귀 이동을 위해, 요구된 힘은 전달기 피스톤 복귀 스트로크 챔버 또는 공압 챔버(15) 내로 도입된 공압 압력에 의해 실현될 수 있다. 이 목적으로, 압력 전달기는 공기 스프링을 구비한다. 전체 공압 작동 압력이 전달기 피스톤(17)의 복귀 이동을 위해 요구되는 것은 아니기 때문에, 공압 챔버(15) 내의 공압 압력 또는 소위 공기 스프링 압력이 감소된다.

원리적으로, 전달기 피스톤 복귀 스트로크 챔버 또는 공압 챔버(15) 내의 것과 동일한 공압 압력 또는 공기 스프링 압력이 또한 어큐뮬레이터 피스톤(10) 상에 작용할 수 있고, 이에 의해 유압 어큐뮬레이터 또는 어큐뮬레이터 챔버(9) 내에 수용된 유압 유체는 감소된 예비부하를 갖는 상태로 유지된다. 대안적으로, 어큐뮬레이터 피스톤(10)은 또한 전체 작동 압력으로 충전될 수도 있고 따라서 증가된 예비부하를 갖는 상태로 유지될 수도 있다.

도 1에 또한 개략적으로 도시된 것은 공압 챔버에 연결되는 전진 스트로크 라인(23), 공압 챔버(7)에 연결되는 복귀 스트로크 라인(24), 제어 챔버(12)에 연결되는 라인(31a) 및 작동 챔버에 유압식으로 연결되는 유압 라인(33)을 포함하는 추가의 라인들 또는 연결부들이다. 이들 라인의 기능이 도 2 내지 도 5에 관한 설명에서 이하에 더 상세히 설명될 것이다.

도 2 내지 도 6은 각각 본 발명의 실시예에 대해, 압력 전달을 위한 본 발명에 따른 연계된 유공압 장치를 위한 회로 다이어그램을 도시하고, 상기 유공압 장치는 각각의 경우에 도 1로부터 압력 전달기(1)와 동일한 기본 구성이다.

도 2 내지 도 6에서, 도 1에서와 동일한 도면 부호가 본 발명에 따른 압력 전달기의 대응 구성 요소에 대해 사용되고 있고, 여기서 압력 전달기는 도 2 내지 도 6에서 도면 부호 21로 나타낸다.

도 2 내지 도 6에서, 압력 전달기(21)는 고도로 개략화된 형태로 도시되어 있고, 여기서 부분 피스톤(5)의 또는 피스톤 섹션(5a)의, 어큐뮬레이터 피스톤(10)의 그리고 전달기 피스톤(17)의 변위 가능한 피스톤 섹션 또는 반경방향 외부 영역이 개략 형태로 또는 압력 전달기(21)의 하우징의 내부벽까지 연장하지 않는 것으로서 도시되어 있다.

압력 전달기(21)는 부분 피스톤(5)의 피스톤 섹션(5a)과 이중 작용 실린더의 형태의 작동 피스톤(3)을 갖고, 이 피스톤 섹션은 유압 유체로 충전된 작동 챔버(8) 내로 연장하고, 따라서 유압 작용을 받게 된다.

본 발명에 따른 압력 전달기(21)의 경우에, 전달기 피스톤(17)은 힘 스트로크 중에 힘의 생성을 수행한다. 그 2개의 공압식으로 충전된 측, 즉 공압 챔버(15) 및 구동 챔버(19)에서 전달기 피스톤(17)의 조절에 의한 작동 피스톤(3)의 조절된 위치설정에 의해, 작동 피스톤(3)은 그 힘 스트로크 요구에 최적으로 적응될 수 있다.

작동 피스톤(3)의 작동 스트로크의 시작시에, 작동 피스톤(3)의 신속 횡방향 스트로크가 수행된다. 작동 피스톤(3)은 부분 피스톤(5)의 양측에 제공된 그 공압 챔버(6, 7)를 경유하여, 5/2 방향성 밸브(22)에 연결되고, 여기서 공압 챔버(6)는 예를 들어 전진 스트로크 라인(23)을 거쳐 압축 공기가 공급될 수 있고, 공압 챔버(7)는 예를 들어 복귀 스트로크 라인(24)을 거쳐 압축 공기가 공급될 수 있다. 여기서, 5/2 방향성 밸브(22)는 신속 횡방향 스트로크 제어를 위한 작동 장치를 형성한다.

전진 스트로크 라인(23)에서 그리고 복귀 스트로크 라인(24)에서, 압력 전달기(21)와 5/2 방향성 밸브(22) 사이에는, 작동 피스톤(3)의 속도를 설정하기 위한 하나의 스로틀링 체크 밸브(25, 26)가 각각의 경우에 제공되어 있다.

전달기 피스톤(17)은 격벽(14)에 의해 어큐뮬레이터 피스톤(10)으로부터 내부에서 분리되어 있다. 이중 작용 공압 실린더로서 전달기 피스톤(17)은 작동 피스톤(3)에 독립적으로, 5/3 방향성 비례 밸브(27)에 의해, 공압 챔버(15)와 구동 챔버(19)를 거쳐 양측에서 조절된다.

여기서, 전진 스트로크 라인(28)은 5/3 방향성 비례 밸브(27)를 구동 챔버(19)에 연결하고, 복귀 스트로크 라인(29)은 5/3 방향성 비례 밸브(27)를 공압 챔버(15)에 연결한다. 전진 스트로크 라인(28) 및 복귀 스트로크 라인(29)은 이 경우에 개별 포트를 거쳐 5/3 방향성 비례 밸브(27)에 연결된다. 더욱이, 5/3 방향성 비례 밸브(27)는 압력의 공급을 위해 다른 포트를 거쳐 공압 라인(38)에 연결된다.

공기 스프링이 제어 챔버(12)에서 실현되고, 여기서 제어 챔버(12)는 공압 라인 또는 라인(31a)을 거쳐 셔틀 밸브(31)에 연결되고, 셔틀 밸브는 신속 통기 수단(30) 또는 신속 통기 밸브(30)에 그리고 전진 스트로크 라인(23)에 연결된다. 대안적으로(도시 생략), 기계적 스프링이 공기 스프링 대신에 사용될 수도 있다.

유압 유체로 충전되는 작동 챔버(8) 내의 오일 압력 또는 유압 유체 압력의 제어 및 모니터링은 유압 라인(33)을 거쳐 작동 챔버(8)에 연결된 오일 압력 스위치(32)에 의해 수행될 수 있다.

전달기 피스톤(17)의 2개의 측의 공압 조절을 위한 조절 변수로서 이동 거리 또는 예를 들어 작동 피스톤(3)의 전체 스트로크의 측정을 위해, 고도로 개략 형태로만 도시되어 있는 이동 거리 측정 시스템(34)이 작동 피스톤(3) 내에 또는 외부에 위치되거나 장착될 수도 있다.

조절 변수로서 힘의 검출 또는 측정을 위해, 힘 센서(35)가 예를 들어 장착되거나 또는 외부에 장착되거나 또는 예를 들어 작동 피스톤(3) 상에 제공되는 것이 가능하다. 대안적으로 또는 게다가, 유압 유체가 오일인 경우에, 유압 유체 압력 또는 오일 압력이 오일 압력 스위치(32)에 의해 측정되거나 검출되고, 조절 변수로서 더 처리될 수도 있다.

더욱이, 압력 전달기(21)의 공압측에서, 공압 장치는 이 경우에 예를 들어 압축-공기 공급부(36)의 형태이다. 압축-공기 공급부(36) 또는 제공되는 압축 공기는 제공되는 압축 공기를 위한 공급 압력 설정 수단(37)을 거쳐 공급부 또는 공압 라인(38) 내로 이어지거나 유도된다. 더욱이, 안전의 이유로, 안전 밸브(39)가 공압 라인(38) 내에 제공된다.

공급 압력 설정 수단(37)에 의한 설정은 각각의 밸브의 스위칭을 위해 최소 요구되는 예를 들어 대략 3 bar의 최소 압력을 보장한다. 압력 전달기(21)의 구성 및/또는 치수설정에 따라, 예를 들어 최대 대략 6 bar 또는 예를 들어 최대 대략 10 bar의 최대 공급 압력이 공급 압력 설정 수단(37)에 의해 설정된다.

안전 밸브(39)는 예를 들어 대략 7 bar 내지 대략 11 bar의 공압 라인(38) 내의 최대 허용 가능한 공압 압력의 존재에서 트리거링된다.

압력 전달기(21)의 작동 모드는 이하와 같다.

압력 전달기(21)의 신속 횡방향 스트로크의 개시 또는 기동은 5/2 방향성 밸브(22)에 의해 공압식으로 수행된다.

신속 횡방향 스트로크 후에, 힘 스트로크로의 조절이 전달기 피스톤(10)에 의해 수행된다. 이는 압력 전달기(21)의 작동 피스톤(3)의 신속 횡방향 스트로크가 종료하게 된 후에, 즉 예를 들어 작동 피스톤의 전방 단부 또는 상기 전방 단부에 의해 추진된 리벳 요소가 저항, 예를 들어 구성 요소층에 대해 충돌할 때 항상 발생한다. 힘 스트로크의 기동 후에, 전달기 피스톤(17)은 5/3 방향성 비례 밸브(27)에 의해, 작동 피스톤(3)에 독립적으로 공압식으로 조절된다. 용적식 원리에 기초하여, 비교적 큰 힘이 도 1과 관련하여 전술된 바와 같이 작동 피스톤(3) 상에 인가된다.

예를 들어 이동 거리 의존성, 힘-의존성 또는 유체-압력-의존성 기초로의 전달기 피스톤(17)의 비례 공압 조절에 기인하여, 작동 피스톤(3)을 위한 고압 챔버 내의 매우 정밀한 위치설정을 실현하는 것이 가능하다. 작동 피스톤(3)은 힘 스트로크에서, 고도로 정확한 방식으로 미리 규정 가능한 피스톤으로 이동한다. 여기서, 유리하게는 압력 전달기(21) 내에서 실현되는 전달비가 작동 피스톤(3)의 간접적인 매우 정밀한 조절을 위해 예를 들어 작동 피스톤(3)의 미리 규정 가능한 또는 설정된 오일 압력, 미리 규정 가능한 힘 또는 미리 규정 가능한 위치 또는 미리 규정 가능한 이동 거리로 조절되는 것이 또한 가능하다.

도 2 내지 도 6에 점선에 의해 지시되어 있는 압력 전달기(21)의 영역은 도 1에 따른 본 발명에 따른 실시예에 대해 예로서 도시된 영역을 도시하고 있다.

도 3 내지 도 6에서, 주 요소들은 도 2에 따른 장치에 대응적으로 설계되어, 도 3 내지 도 6에 따른 예시적인 실시예와 도 2에 따른 예시적인 실시예 사이의 실질적으로 유일한 차이점만이 이하에 설명될 것이다.

이에 따라서, 도 3에 따른 본 발명에 따른 실시예는 도 2에 따른 장치에 대조적으로, 전달기 피스톤(17)의 조절에 대해, 조절이 비교적 큰 공칭 직경, 예를 들어 3/4 인치 초과의 공칭 직경으로 설정되는 압력 전달기(21)에 관련된다. 여기서, 도 2에 조절을 위해 제공된 5/3 방향성 비례 밸브(27)는 2개의 서로 대응하는 3/2 방향성 비례 밸브(40, 41)로 유리하게 대체되어 있다.

여기서, 3/2 방향성 비례 밸브(40)는 전진 스트로크 라인(28) 상에 제공되고, 3/2 방향성 비례 밸브(41)는 복귀 스트로크 라인(29) 상에 제공된다.

도 3에 따른 장치는 그 외에는 구성의 견지에서 그리고 또한 작동 모드의 견지에서 도 2에 따른 장치에 대응한다.

도 4에 따른 본 발명에 따른 압력 전달기(21)는, 하우징부(13)와 함께 하우징 또는 케이싱 튜브(11)를 갖는, 어큐뮬레이터 피스톤(10)과 함께 전달기 피스톤(17)이 하우징(2)과 함께 작동 피스톤(3)과는 개별적으로 제공된다는 점에서 도 2에 따른 장치와는 상이한데, 즉 전달기 구성 요소(44)가 개별적으로 제공될 수 있고 작동 구성 요소(45)가 개별적으로 제공될 수 있고, 이 전달기 구성 요소 및 작동 구성 요소는 대응 유압 연결부(42)에 의해 가요성 및/또는 강성 방식으로 서로 연결된다.

본 발명의 또는 본 발명에 따른 압력 전달기(21)의 추가의 유리한 변형예가 도 5에 도시되어 있다. 여기서, 어큐뮬레이터 피스톤(10)은 5/3 방향성 비례 밸브(43)에 의해 공압식으로 이동된다. 여기서, 5/3 방향성 비례 밸브(43)는 도 2와 관련하여 설명된 바와 같이, 전달기 피스톤(17)의 조절뿐만 아니라, 제어 챔버(12)로의 공압 공급을 수행한다. 이에 따라, 도 2에 제공된 신속 통기 밸브(30)는 생략된다. 셔틀 밸브(31)는 공압 챔버(15)에 대응적으로 연결되고, 복귀 스트로크 라인(29) 그리고 전진 스트로크 라인(23)으로의 선택적 연결을 허용한다.

전달기 구성 요소(44) 및 작동 구성 요소(45)를 갖는 다른 개별 해결책을 도시하는 도 6에 따른 본 발명에 따른 압력 전달기(21)는 이중 작용 실린더의 형태의 유압 실린더(46)가 작동 구성 요소(45)의 하우징(2) 내에 변위 가능한 방식으로 수용되는 점만이 도 4에 따른 압력 전달기(21)와 상이하다. 유압 실린더(46)는 일 측에서 어큐뮬레이터 피스톤(10)에 의해 또한 침지되는 유압 유체에 의해서만 유압 작용을 받게 된다. 이에 따라, 유압 실린더(46)의 일 측은 어큐뮬레이터 피스톤(10)과 연통하고, 유압 실린더(46)의 다른 측은 도 4에 따른 압력 전달기(21)의 경우에서와 같이, 복구 스트로크 라인(24)을 거쳐 공압 작용을 받게 된다.

이에 따라, 신속 횡방향 스트로크가 방향(P1)으로 이동하는 어큐뮬레이터 피스톤(10)에 의해서만 실행된다. 복귀 스트로크는 도 1 내지 도 5에 따른 다른 변형예에서와 같이, 공압식으로 실행되고, 유압 유체는 어큐뮬레이터 피스톤(10)의 방향으로 변위되고, 어큐뮬레이터 피스톤은 마찬가지로 복귀 이동을 받게 된다.

도 7은 예를 들어 다방향 밸브(48)에 의해, 점선 경계에 의해 지시된 조절 장치(47)에 의해 제어되는 압력 전달기(21) 또는 압력 전달을 위한 본 발명에 따른 유공압 장치를 위한 조절 루프를 개략도로 도시하고 있다. 실제로 작동 중에, 예를 들어 기계적 변수와 같은 방해 변수(disturbance variable)(49)가 압력 전달기(21) 상에 작용할 수 있다. 방해 변수는 예를 들어 밀봉부에 기인하여 또는 유압 유체 내의 공기에 기인하여, 재료의 굽힘 또는 압축의 결과로서 발생할 수도 있다.

예를 들어 이동 거리 센서, 힘 센서 또는 오일 압력 센서를 포함하는 센서 수단에 의해, 또는 센서 장치(50)에 의해, 예를 들어 작동 피스톤의 스트로크 이동 거리와 같은 조절 변수가 아날로그 형태로 검출되고, 이 경우에 아날로그-디지털 컨버터(51)에 의해 변환된다. 디지털 형태로 제공된 조절 변수(r) 및 미리 규정 가능한 가이드 변수(w)로부터, 조절 편차(e)가 형성된다. 조절 편차(e)는 조절 장치(47)에 의해 처리되고, 이 조절 장치는 이 경우에 예로서 비례부(52) 및 적분부(53)를 포함하고, 상기 조절 편차는 조절 장치(47)의 디지털-아날로그 컨버터(54)에 의해 아날로그 작동 변수(y)로 변환된다. 작동 변수(y)는 다방향 밸브(48) 상에 작용하고, 이에 의해 압력 전달기(21)의 조절이 수행된다.

1: 압력 전달기 2: 하우징
3: 작동 피스톤 4: 피스톤 로드
5: 부분 피스톤 5a: 피스톤 섹션
6: 공압 챔버 7: 공압 챔버
8: 작동 챔버 9: 어큐뮬레이터 챔버
10: 어큐뮬레이터 피스톤 10a: 환형홈
10b: 환형홈 11: 케이싱 튜브
12: 제어 챔버 13: 하우징부
13a: 반경방향 밀봉부 14: 격벽
15: 공압 챔버 16: 케이싱 튜브
17: 전달기 피스톤 18: 플런저 피스톤
19: 구동 챔버 20: 연결 보어
21: 압력 전달기 22: 5/2 방향성 밸브
23: 전진 스트로크 라인 24: 복귀 스트로크 라인
25: 스로틀링 체크 밸브 26: 스로틀링 체크 밸브
27: 5/3 방향성 비례 밸브 28: 전진 스트로크 라인
29: 복귀 스트로크 라인 30: 신속 통기 수단
31: 셔틀 밸브 31a: 라인
32: 오일 압력 스위치 33: 유압 라인
34: 이동 거리 측정 시스템 35: 힘 센서
36: 압축 공기 공급부 37: 공급 압력 설정 수단
38: 공압 라인 39: 안전 밸브
40: 3/2 방향성 비례 밸브 41: 3/2 방향성 비례 밸브
42: 연결부 43: 5/3 방향성 비례 밸브
44: 전달기 구성 요소 45: 작동 구성 요소
46: 유압 실린더 47: 조절 장치
48: 다방향성 밸브 49: 방해 변수
50: 센서 장치 51: 아날로그-디지털 컨버터
52: 비례부 53: 적분부
54: 디지털-아날로그 컨버터

Claims

압력 전달용 유공압 장치(1, 21)로서, 작동 피스톤(3)을 갖고, 이중 작용 실린더의 형태이고 작동 피스톤(3)에 압력을 전달하기 위해 기능하는 전달기 피스톤(17)을 갖고, 작동 방향에서 작동 피스톤(3)의 작동 스트로크는 제1 스트로크 및 후속의 제2 스트로크를 포함하고, 제1 스트로크는 작동 피스톤(3) 상의 공압식 압력 작용에 의해 제어될 수 있고, 제2 스트로크는 전달기 피스톤(17) 상의 공압식 압력 작용에 의해 제어될 수 있고, 유압 유체는 전달기 피스톤(17)에 의해 변위되고, 변위된 유압 유체는 작동 피스톤(3)의 제2 스트로크를 실행하는, 유공압 장치(1, 21)에 있어서,
작동 피스톤(3)의 제2 스트로크가 조절에 의해 미리 규정될 수 있도록 전달기 피스톤(17)의 이중 작용 실린더의 양측에서 공압 압력을 조절하기 위해, 작동 장치를 갖는 조절 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 유공압 장치.
제1항에 있어서, 전달기 피스톤(17)을 수용하는 챔버(15)는 어큐뮬레이터 피스톤(10)을 수용하는 챔버(12)로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 유공압 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 조절 수단의 작동 장치는 다방향성 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유공압 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 조절 수단의 작동 장치는 정확하게 하나의 다방향성 비례 밸브, 특히 5/3 방향성 비례 밸브(27, 43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유공압 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 조절 수단의 작동 장치는 다수의 상호 작용 다방향성 밸브, 특히 2개의 3/2 방향성 비례 밸브(40, 41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유공압 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 이동 거리 센서 장치(34)를 갖는 센서 수단이 제공되고, 이동 거리 센서 장치(34)에 의해 이동 거리가 검출될 수 있고, 이동 거리는 조절 수단의 조절 변수인 것을 특징으로 하는 유공압 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 힘 센서 장치(35)를 갖는 센서 수단이 제공되고, 힘 센서 장치(35)에 의해 힘이 검출될 수 있고, 힘은 조절 수단의 조절 변수인 것을 특징으로 하는 유공압 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 센서 장치(32)를 갖는 센서 수단이 제공되고, 압력 센서 장치(32)에 의해 압력이 검출될 수 있고, 압력은 조절 수단의 조절 변수인 것을 특징으로 하는 유공압 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 공압 작용을 받게 되는 이중 작용 실린더의 형태의 어큐뮬레이터 피스톤(10)의 측이 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 유공압 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 이중 작용 실린더의 형태인 어큐뮬레이터 피스톤(10)의 일 측은 공압 작용을 받게 되고, 이 측은 전달기 피스톤(17)의 이중 작용 실린더의 양측의 공압 압력을 조절하기 위한 조절 수단의 작동 수단에 의해 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 유공압 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 작동 피스톤(3)은 전달기 피스톤(17)과 어큐뮬레이터 피스톤(10)이 수용되는 보조 피스톤 하우징(11, 16)을 갖는 제2 구조 유닛(44)으로부터 분리된 제1 구조 유닛(45)의 작동 피스톤 하우징(2) 내에 가동 방식으로 수용되고, 제1 구조 유닛(45) 및 제2 구조 유닛(44)은 연결 섹션(42)을 거쳐 서로 유압식으로 연통하는 것을 특징으로 하는 유공압 장치.
클린칭 또는 리벳팅을 위한 장치이며,
리벳 요소로 클린칭된 배열 또는 리벳팅된 배열을 설정하기 위한 구동 가능한 작동 피스톤(3)을 갖고, 상기 장치는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 유공압 장치(1, 21)를 포함하는 장치.
가압, 압입, 엠보싱, 치밀화, 스탬핑, 코킹, 클린칭, 펀칭 및/또는 천공을 위한 장치이며,
구동 가능한 작동 피스톤(3)을 갖고, 상기 장치는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 유공압 장치(1, 21)를 포함하는 장치.